Formação de poluentes secundários e o smog fotoquímico, minimizando as reações fotoquímicas na atmosférica, propriedades ácido/base dos óxidos e da amônia e formação de ácidos na atmosfera.

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Gabrielle Messias de Souza Maria Clara Antunes Alves
2019
Formação de poluentes secundários e o smog fotoquímico 
Figura 1. Efeito visual do smog fotoquímico. 
Fonte: Dicas de química, 2014. 
Derivado da união de duas palavras inglesas: smoke, “fumaça”, e fog­, “neblina’’, o smog fotoquímico é um fenômeno caracterizado pela formação de uma espécie de neblina composta por poluição, vapor de água e outros compostos químicos. 
Causa um efeito visual característico, deixando sobre a cidade uma camada cinza de ar, durante o horário de maior insolação que gera baixas condições visuais. 
Os compostos de nitrogênios e oxidantes atmosféricos exercem função essencial na formação desse fenômeno, que ocorre principalmente em regiões industrializadas 
O termo fotoquímico é utilizado porque a luz é essencial para ativar as reações. 
O smog fotoquímico é resultado da quebra do estado estacionário representado pelas seguintes equações: 
1
2
3
A [ozônio] permanece em equilíbrio, visto que o NO formado na reação 1 reage consumindo o ozônio formado pela reação 2, recompondo o NO2 consumido na reação 3. 
Quando outros componentes competem na terceira reação, ocorre o acúmulo de ozônio na troposfera, a partir do consumo de NO ou favorecendo o acúmulo de NO2, a qual produz ozônio. 
Entre estes outros componentes que resultam no acúmulo de ozônio temos os peróxidos orgânicos resultantes da reação entre compostos orgânicos voláteis e oxidantes. 
Figura 2. Esquema geral para formação do smog fotoquímico Fonte: UENF 
Relacionando as etapas do dia com o fenômeno....
Figura 3. Variação de composição dos gases atmosféricos relacionados com o smog fotoquímico durante o dia 
Fonte: Introdução a química ambiental, 2009.
Antes do sol nascer, durante a manhã o número de veículos circulantes aumenta a emissão de NO e compostos orgânicos voláteis. Com o nascer do sol, visto que a luz desempenha papel essencial para o evento, o NO é oxidado a NO2 e os compostos voláteis sofrem reações liberando os mais diversos produtos como aldeídos e oxidantes
Durante o fenômeno atmosférico denominado de inversão térmica, a dispersão desses poluentes não é favorável....
Normalmente a temperatura da camada atmosférica é mais quente em contato com o solo, e se esfria conforme se afasta da mesma, mas, com a inversão térmica, esse evento só ocorre nas primeiras centenas de metros. 
Figura 4. Representação do fenômeno de inversão térmica Fonte: Toda matéria, 2018. 
....Uma massa de ar quente tem tendência a subir dentro de uma massa de ar frio, assim, a fumaça que é uma massa e gases de partículas quentes tem a tendência de subir e se dispersar na atmosfera, mas, na inversão térmica ela sobe na atmosfera e encontra a massa de ar quente que atua como uma tampa mantendo o acúmulo dos materiais na atmosfera, favorecendo as reações fotoquímicas na mesma por aumentar a concentração dos compostos utilizados na reação
Figura 5. Condições normais x inversão térmica Fonte: Introdução a química ambiental, 2009. 
O fenômeno do smog fotoquímico pode gerar irritações oculares, lacrimejamento, dispneia, cefaleia, tosse, expectoração, congestão nasal e outras sintomatologias, dependendo do nível de poluentes presente na atmosfera. 
Figura 6. Deposição de material particulado no aparelho respiratório. Fonte: Brikus et al., 1999
Mazumdar et al. (1982) prosseguiram estudando o smog londrino durante 14 invernos, de 1958 a 1972. O estudo conclui a existência de uma associação positiva e significativa entre a taxa bruta de mortalidade e a poluição (medida em termos de microgramas/m3 de partículas em suspensão). 
Imai et al. (1985) revisaram a literatura japonesa sobre episódios de smog fotoquímico e sintomas. Os grupos populacionais mais afetados eram, em geral, escolares e estudantes, e os incidentes ocorreram muitas vezes durante a prática de educação física ao ar livre. Os sintomas respiratórios não variavam muito durante o ano, apesar de serem relatados com maior frequência
Uma das formas de minimizar o feito das reações fotoquímicas na atmosfera é a diminuição dos poluentes emitidos na mesma. 
A forma mais eficaz é trabalhar sobre os poluentes primários, para que possa ter efeito sobre os poluentes secundários consequentemente
Desta forma, para minimizar as reações fotoquímicas, é necessário reduzir os percursores da mesma, os COV e o NOx. 
Minimizando as reações fotoquímicas da atmosfera....
Os veículos têm papel fundamental nessa minimização, visto que, os gases provenientes do cano de descarga dos mesmos são ricos em COV e principalmente NOx, liberados pelo processo de combustão.
Desta forma, a diminuição destes poluentes pode ser realizada pela implantação de métodos para diminuir o fluxo de carros em circulação, em que podemos citar os rodízios realizados em São Paulo como exemplo. Campanhas incentivando o uso de métodos alternativos para o transporte durante o dia – a – dia se torna essencial. 
Figura. 7 Representação da missão de poluentes por veículos de transporte Fonte: UENF 
Propriedade ácido/básica da atmosfera
ÓXIDOS 
Óxidos são formados pela combinação de um O² mais um outro elemento qualquer.
Se a combinação tiver um elemento não-metal = ácido 
Se a combinação tiver um elemento metal = básico
Alguns óxidos ainda reagem com a água, formando bases ou ácidos (dependendo do elemento ligado com o O² )
CaO+H2O Ca(OH)2
SO3+H2O H2SO4
AMÔNIA
Interage com água
Único composto com propriedades básicas que existe em quantidade abundante na atmosfera
Produz hidróxido de amônio:
 NH3+H2O NH4OH
A presença destes compostos pode modificar as propriedades ácidas da atmosfera
A interação destes compostos com a água da chuva pode gerar chuva ácida ou básica
Formação de ácidos na atmosfera
Queima de gases: 
Os gases formados na combustão dependem da composição do material queimado
Seres vivos possuem macro constituintes em sua composição: C, H, O, N, S
Combustível fóssil é derivado de animais e vegetais = gases possuem macro constituintes
Cada combustível, por serem produzidos de formas diferentes, possui quantidades específicas de macro constituintes em sua composição:
Carvão mineral = maior quantidade de S e N
 Gás natural = quase exclusivamente C e H
Álcool = C, H e O
Conhecer a composição e o tipo de combustível, possibilita prever o que será emitido na queima
A queima de gasolina emite (entre outros componentes) NOx
Apesar disso, a taxa de emissão de NOx depende também da temperatura da combustão = quanto mais elevada, maior o valor de NOx emitido
Também são emitidas outras partículas durante a queima
O NOx está diretamente relacionado com a formação de ácidos na atmosfera 
Durante o dia, NO² é oxidado por radicais de HO:
NO2+HO HNO3
Durante a noite, ocorre via radical nitrato:
NO2+O3 NO3+O2
NO2+NO3 N2O5
N2O5+H2O 2HNO3
Mecanismos semelhantes ocorrem com o dióxido de enxofre, que utiliza de radicais HO para produção de ácido:
SO2+HO HSO3
HSO3+O2 HO2+SO3
SO3+H2O 2H2SO4
Outra possibilidade, é o ácido sulfuroso (H2SO3) reagir com oxigênio para formar ácido sulfúrico
2H2SO3+O2 2H2SO4
A reação mais significativa é a do peróxido de hidrogênio pois sua solubilidade em água é maior que a do ozônio e a do NO2
No caso do dióxido de enxofre, este depende da dissolução do gás em uma gotícula de água, para que também produza H2SO4
Em regiões não industrializadas, existe maior presença de outros ácidos como o fórmico e o acético
Estes podem ser emitidos pelos próprios vegetais
Também podem causar chuva ácida
Referências....
 
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 GOMES, M.J.M. Ambiente e pulmão. J. Pneumologia, São Paulo, v. 28, n. 5, p. 261-269, 2002. 
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